鐳射是神奇的,但它不是普羅米修斯從天上偷來的聖火。鐳射是人造的,但它不是常人隨心所欲可以製造出來的。鐳射的發現以及到最後被廣泛運用,是眾多科學家付出艱辛努力的結果。 1958年,美國物理學家查爾斯·湯斯和他的同事肖洛在《物理評論》雜誌上發表了他們關於《受激輻射的光放大》的重要論文,文中稱:物質在受到與其分子固有振盪頻率相同的能量激勵時,都會產生不發散的強光——鐳射。這一理論奠定了鐳射發展的基礎。這項研究成果發表後,湯斯和肖洛並沒有繼續進行研究和實驗,這項研究成果最終被美國加利福尼亞州休斯航空公司實驗室裡一個名不見經傳的年輕研究員——西奧多·梅曼利用了。 鐳射掃描識碼器湯斯曾預言,微波激射器的原理,在一定的條件下可以產生鐳射。梅曼決心親自實踐這一預言。他花了兩年時間從事這方面的研究,還動手製作有關的裝置,選擇各種工作物質。他終於選定了紅寶石晶體(在剛玉中摻入鉻離子)作為工作物質。 這樣的選擇在當時是一個頗為大膽的嘗試,因為當時的理論界對紅寶石晶體發光的可能性是持否定態度的。但是梅曼堅定了自己的選擇。他透過實驗測量了紅寶石晶體的量子效率,分析了紅寶石晶體達到能級粒子數反轉的條件。他將紅寶石晶體材料做成一個直徑1釐米、高2釐米的圓柱體,將兩端仔細磨成平行的平面,並鍍上了銀,構成諧振腔。他把它嵌入一個螺旋型的脈衝閃光燈內,使紅寶石晶體接上了泵浦源。這樣,他完成了世界上第一臺即將產生鐳射的——被他稱為“受激輻射光放大器”的裝置。這個裝置就是世界上出現的第一臺鐳射器。 奇蹟終於出現了,1960年5月的一天,梅曼和往常一樣來到實驗室。他打開了泵浦源的開關,讓脈衝氙燈的電能饋入紅寶石中,此時,這臺裝置中發射出了第一束閃光。這束光,色單純,所有的波都在同一個方向上;發射到幾千千米以外也不會因發散而失去作用;聚焦到某一點上可以達到極大的能量,甚至可以超過太陽表面的溫度值。這束光,就是人類有史以來所獲得的第一束最特殊的光——鐳射! 梅曼平靜地寫下了實驗記錄:紅色,波長694.3奈米。1960年5月15日,梅曼宣佈了這個記錄。這一束在試驗室第一次製得的人造鐳射,雖然僅持續了3億分之一秒的對間,但它卻標誌著人類文明史上一個新時刻的來臨。
鐳射是神奇的,但它不是普羅米修斯從天上偷來的聖火。鐳射是人造的,但它不是常人隨心所欲可以製造出來的。鐳射的發現以及到最後被廣泛運用,是眾多科學家付出艱辛努力的結果。 1958年,美國物理學家查爾斯·湯斯和他的同事肖洛在《物理評論》雜誌上發表了他們關於《受激輻射的光放大》的重要論文,文中稱:物質在受到與其分子固有振盪頻率相同的能量激勵時,都會產生不發散的強光——鐳射。這一理論奠定了鐳射發展的基礎。這項研究成果發表後,湯斯和肖洛並沒有繼續進行研究和實驗,這項研究成果最終被美國加利福尼亞州休斯航空公司實驗室裡一個名不見經傳的年輕研究員——西奧多·梅曼利用了。 鐳射掃描識碼器湯斯曾預言,微波激射器的原理,在一定的條件下可以產生鐳射。梅曼決心親自實踐這一預言。他花了兩年時間從事這方面的研究,還動手製作有關的裝置,選擇各種工作物質。他終於選定了紅寶石晶體(在剛玉中摻入鉻離子)作為工作物質。 這樣的選擇在當時是一個頗為大膽的嘗試,因為當時的理論界對紅寶石晶體發光的可能性是持否定態度的。但是梅曼堅定了自己的選擇。他透過實驗測量了紅寶石晶體的量子效率,分析了紅寶石晶體達到能級粒子數反轉的條件。他將紅寶石晶體材料做成一個直徑1釐米、高2釐米的圓柱體,將兩端仔細磨成平行的平面,並鍍上了銀,構成諧振腔。他把它嵌入一個螺旋型的脈衝閃光燈內,使紅寶石晶體接上了泵浦源。這樣,他完成了世界上第一臺即將產生鐳射的——被他稱為“受激輻射光放大器”的裝置。這個裝置就是世界上出現的第一臺鐳射器。 奇蹟終於出現了,1960年5月的一天,梅曼和往常一樣來到實驗室。他打開了泵浦源的開關,讓脈衝氙燈的電能饋入紅寶石中,此時,這臺裝置中發射出了第一束閃光。這束光,色單純,所有的波都在同一個方向上;發射到幾千千米以外也不會因發散而失去作用;聚焦到某一點上可以達到極大的能量,甚至可以超過太陽表面的溫度值。這束光,就是人類有史以來所獲得的第一束最特殊的光——鐳射! 梅曼平靜地寫下了實驗記錄:紅色,波長694.3奈米。1960年5月15日,梅曼宣佈了這個記錄。這一束在試驗室第一次製得的人造鐳射,雖然僅持續了3億分之一秒的對間,但它卻標誌著人類文明史上一個新時刻的來臨。